《2020高考物理大二轮复习课件：专题二 第5讲 万有引力与航天 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020高考物理大二轮复习课件：专题二 第5讲 万有引力与航天 .pptx（31页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第5讲 万有引力与航天,1,2,3,4,5,1.(2019全国卷)2019年1月,我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆。在探测器“奔向”月球的过程中,用h表示探测器与地球表面的距离,F表示它所受的地球引力,能够描述F随h变化关系的图象是( ),1,2,3,4,5,解析:本题考查万有引力定律。根据万有引力定律 可知,探测器所受的地球引力F随h增加而减小,但不是线性关系。因此F-h图象应是一曲线,D正确,A、B、C错误。 答案:D,1,2,3,4,5,2.(2016全国卷)利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通信。目前,地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍
2、。假设地球的自转周期变小,若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的,则地球自转周期的最小值约为( ) A.1 h B.4 h C.8 h D.16 h,1,2,3,4,5,答案:B,1,2,3,4,5,3.(2019全国卷)金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动,它们的向心加速度大小分别为a金、a地、a火,它们沿轨道运行的速率分别为v金、v地、v火。已知它们的轨道半径R金a地a火 B.a火a地a金 C.v地v火v金 D.v火v地v金 答案:A,1,2,3,4,5,4.(多选)(2017全国卷)如图,海王星绕太阳沿椭圆轨道运动,P为近日点,Q为远日点。M、N为轨道短轴的两个端点,运行的周期为
3、T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用,则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中 ( ) A.从P到M所用的时间等于 B.从Q到N阶段,机械能逐渐变大 C.从P到Q阶段,速率逐渐变小 D.从M到N阶段,万有引力对它先做负功后做正功,1,2,3,4,5,解析:根据开普勒第二定律可知,海王星离太阳越近线速度越大,从P到Q的速率逐渐变小,所以从P到M经历的时间小于 ,故选项A错误,选项C正确;海王星绕太阳运动过程中只有引力做功,机械能守恒,故选项B错误;太阳对海王星的万有引力沿两星体的连线指向太阳,从M到N,海王星到太阳的距离先变大后变小,万有引力对它先做负功后做正功,选项D正确。 答案:CD,1
4、,2,3,4,5,5.(2018全国卷)为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( ) A.21 B.41 C.81 D.161 答案:C,考点1,考点2,考点3,考点4,天体质量和密度的估算 例1(2018全国卷)2018年2月,我国500 m口径射电望远镜(天眼)发现毫秒脉冲星“J0318+0253”,其自转周期T=5.19 ms,假设星体为质量均匀分布的球体,已知万有引力常量为6.6710-11Nm2/kg2。以周期T稳定自转的星体的密度最小值约为( ) A.5109kg/m3 B.5
5、1012 kg/m3 C.51015 kg/m3 D.51018 kg/m3 答案:C,考点1,考点2,考点3,考点4,方法归纳天体质量及密度的估算方法,考点1,考点2,考点3,考点4,对应训练 1.(2019黑龙江哈尔滨三中模拟)宇航员站在某一星球上,将一个小球距离星球表面h高度处由静止释放,使其做自由落体运动,经过时间t后小球到达星球表面。已知该星球的半径为R,引力常量为G,则下列说法正确的是( ),考点1,考点2,考点3,考点4,答案:A,考点1,考点2,考点3,考点4,天体运动参量的比较与计算 例2(2019吉林延吉第二高级中学阶段性考试)a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在地球
6、赤道上随地球表面一起转动,向心加速度为a1;b处于地面附近近地轨道上,正常运行速度为v1;c是地球同步卫星,离地心距离为r,运行速度为v2,加速度为a2;d是高空探测卫星,各卫星排列位置如下图,已知地球的半径为R,则有( ) A.a的向心加速度等于重力加速度g B.d的运动周期有可能是20小时,考点1,考点2,考点3,考点4,答案:C,考点1,考点2,考点3,考点4,方法归纳比较三个物体赤道表面的物体、近地卫星和同步卫星,考点1,考点2,考点3,考点4,考点1,考点2,考点3,考点4,对应训练 2.(2019天津模拟)北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统,是继美国全球定位系统、俄罗
7、斯格洛纳斯卫星导航系统之后第三个成熟的卫星导航系统。预计2020年,北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。如图所示是北斗导航系统中部分卫星的轨道示意图,已知a、b、c三颗卫星均做圆周运动,a是地球同步卫星,则( ) A.a的角速度小于c的角速度 B.a的加速度大于b的加速度 C.a的运行速度大于第一宇宙速度 D.b的周期大于24 h,考点1,考点2,考点3,考点4,由题图可知,a的轨道半径大于c的轨道半径,因此a的角速度小于c的角速度,选项A正确;a的轨道半径与b的轨道半径相等,因此a的加速度等于b的加速度,选项B错误;a的轨道半径大于地球半径,因此a的运行速度小于第一宇宙速度,选项C错误;a的
8、轨道半径与b的轨道半径相等,故b的周期等于a的周期,为24 h,选项D错误。 答案:A,考点1,考点2,考点3,考点4,卫星的变轨问题 例3(多选)(2019江西南昌第二中学月考)“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道直奔月球,在距月球表面200 km的P点进行第一次变轨后被月球捕获,先进入椭圆轨道绕月飞行,如图所示。之后,卫星在P点又经过两次变轨,最后在距月球表面200 km的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动。对此,下列说法不正确的是 ( ) A.卫星在轨道上运动的速度大于月球的第一宇宙速度 B.卫星在轨道上运动周期比在轨道上短 C.、三种轨道运行相比较,卫星在轨道上运行的机械能最小 D.卫星从椭
9、圆轨道经过两次变轨到轨道上的过程中,其重力势能的变化量的绝对值小于机械能的变化量的绝对值,考点1,考点2,考点3,考点4,解析:在月球“表面”运行的速度等于月球的第一宇宙速度,卫星最后在距月球表面200 km的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动,根据 ,“嫦娥一号”最后轨道半径大于月球的半径,则在轨道上运动的速度小于月球的第一宇宙速度,选项A错误;根据开普勒第三定律可知,卫星在轨道上运动的半径最小,则周期最小,选项B正确;从轨道至再到的过程中,每次经过P点,均需“制动”减速做向心运动进入低轨道,则卫星在轨道上运行的机械能最小,选项C正确;要使卫星由较高的轨道进入较低的轨道,即减小轨道半径(减小轨道
10、高度h),一定要给卫星减少能量,即通过外力“制动”对卫星做负功,卫星的机械能减少,但在低轨道上的动能却增加,所以卫星从椭圆轨道经过两次变轨到轨道上的过程中,其重力势能的变化量的绝对值大于机械能的变化量的绝对值,选项D错误。 答案:AD,考点1,考点2,考点3,考点4,方法归纳卫星变轨问题的实质,考点1,考点2,考点3,考点4,对应训练 3.(2019江西九江十校联考)已知月球半径为R,月球表面的重力加速度为g0,假设“嫦娥四号”正在距月球表面高度为3R的圆形轨道上运动,如图所示。到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道,到达轨道的近月点B点再次点火进入近月轨道绕月球做圆周运动,并择机实施人类首次月球
11、背面软着陆。对此过程下列说法正确的是( ),A.“嫦娥四号”在B点点火后,动能增加 B.由已知条件不能求出“嫦娥四号”在轨道上的运行周期 C.只有万有引力作用情况下,“嫦娥四号”在轨道上通过B点的加速度大于在轨道上通过B点的加速度 D.“嫦娥四号”在轨道上绕月球运行一周所需的时间为,考点1,考点2,考点3,考点4,答案:D,考点1,考点2,考点3,考点4,双星、多星问题 例4(多选)(2019山东济南中区调研)太空中存在一些离其他恒星很远的、由三颗星体组成的三星系统,可忽略其他星体对它们的引力作用。已观测到稳定的三星系统存在两种基本的构成形式:一种是直线三星系统三颗星体始终在一条直线上;另一种
12、是三角形三星系统三颗星体位于等边三角形的三个顶点上。已知某直线三星系统A的每颗星体的质量均为m,相邻两颗星体中心间的距离都为R;某三角形三星系统B的每颗星体的质量恰好也均为m,且三星系统A外侧的两颗星体与三星系统B每颗星体做匀速圆周运动的周期相等。引力常量为G,则( ),考点1,考点2,考点3,考点4,考点1,考点2,考点3,考点4,答案:BCD,考点1,考点2,考点3,考点4,方法归纳紧抓四点解决双星、多星问题 (1)由双星或多星的特点、运行规律,确定系统的中心以及运动的轨道半径。 (2)星体的向心力由其他星体的万有引力的合力提供。 (3)星体的角速度相等。 (4)星体的轨道半径不是天体间的距离。要利用几何知识,寻找两者之间的关系,正确计算万有引力和向心力。,考点1,考点2,考点3,考点4,对应训练 4.(多选)(2018全国卷)2017年,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波。根据科学家们复原的过程,在两颗中子星合并前约100 s时,它们相距约400 km,绕二者连线上的某点每秒转动12圈。将两颗中子星都看作是质量均匀分布的球体,由这些数据、万有引力常量并利用牛顿力学知识,可以估算出这一时刻两颗中子星( ) A.质量之积 B.质量之和 C.速率之和 D.各自的自转角速度,考点1,考点2,考点3,考点4,答案:BC,